问题：木塑复合物中的偶联剂
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提问：毛晨曦
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时间：2005-12-23 20:27:12 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

偶联剂和相容剂
塑料/WF复合物的发展受到亲水木粉和疏水塑料基体之间较差界面粘合力这一相容性问题的限制。通过使用偶联剂和相容剂提高WF和聚合物基体之间的粘合力。PVC/WF复合物和纯硬质PVC相比，弯曲强度上大约有46％的损失，Izod冲击强度有60％的损失。研究了多亚甲基多苯基异氰酸酯（PMPPIC）、硅烷偶联剂、马来酸、马来酸接枝PP和亚油酸的偶联作用。
1978年Bhadauria和Datta报道了他们用硬脂酸和碳酸钙涂敷WF，这可能就是在PVC/WF复合物制造中用偶联剂处理的最早的报道[3]。也对其它有机酸，如松香酸、亚油酸和酸酐（马来酸酐和邻苯二甲酸酐）进行了评价。期望酸酐可以和木粉和纤维素物质上的羟基发生酯化反应，从而降低木粉的亲水特性。可是，实际上酸和酸酐偶联剂在WF填充PVC复合物中远没有纸浆填充有效。从含有30％木锯屑的PVC/WF复合物的拉伸测试结果可以看出，用硬脂酸或马来酸处理，仅仅只有拉伸模量增加。对于其它的拉伸性能如拉伸强度、极限伸长和断裂能没有积极的贡献。
因为硅烷偶联剂具有将无机填料连接到聚合物基团上的功能，所以在填充塑料工业上是一种非常重要的偶联剂。Kokta et al研究了不同类型硅烷偶联剂在PVC/WF复合物中偶联作用[4]。一般硅烷偶联剂可以用下式表示：
Y（CH2）nSi（OR）3
Y ――氨基、环氧基
烷氧基和环境湿气反应生成硅醇：
Y－（CH2）n－Si（OR）3＋H2O
Y－（CH2）n－Si（OH）3
硅醇和木粉表面的羟基形成氢键将硅醇羟基一侧连接到木粉表面。硅醇的另一侧官能团Y通过弱范德华力粘合到PVC基体上，所以在木粉和PVC界面不能建立很强的粘合力。当单独使用硅烷A－1100时，和PVC/未处理WF复合物相比较，机械性能没有提高。在硅烷偶联剂体系中添加引发剂例如过氧化物可以提高复合物的机械性能，这是因为通过热诱导自由基反应，在硅烷偶联剂的官能团Y和PVC之间建立起强化学键。在过氧化月桂酰，马来酸酐和环己酮分散溶剂存在下，得到的复合物拉伸率提高15％。另一方面，当使用甲醇和水作为分散溶剂时，降低56％。所以硅烷偶联剂的表现很大程度上依靠分散溶剂的类型和界面的反应引发剂。
Kamdem et al报道一些金属配合物，例如加铬砷酸铜或者铜胺，可以提高WPC的机械性能[5]。如图5所示，当使用铜胺偶联木粉时，PVC/WF复合物的无缺口冲击强度从33.2J/m增加到49.4J/m，大约提高了50%左右。这一增加可以归因于处理的WF热传导率增加，在制造PVC/木粉复合物过程中提高了热扩散和WF的分散。另外，铜处理的木粉表面有变成疏水的趋势，增加了分散相的界面张力；所以铜胺处理有可能增加木粉和PVC基体之间的界面粘合力。FTIR研究铜胺和木粉的相互作用表明铜胺可以和羧基、酚羟基及其木质素羧酯官能团相互作用生成羧酸铜和酚配合物。铜胺处理的木粉和PVC基体之间的粘合机理仍在研究之中。
由于聚合物偶联剂在WPC领域的效力，它们被广泛的研究。聚合物偶联剂更像木粉和塑料基体之间的相容剂。已经证明PMPPIC是PVC/WF复合物一种非常有效的聚合物偶联剂。异氰酸的－N＝C＝O官能团和和木粉－OH基团建立共价键，形成脲链:

PMPPIC另一端的聚合物链和PVC基体有良好的相容性。从表1可以看出使用PMPPIC明显的提高了机械性能例如抗冲强度、拉伸强度、伸长率和韧性。
在过氧化苯甲酰引发剂存在下，PPMA处理的木板用来制造PVC/木碾压复合物，剪切强度提高大约20％左右。如果没有引发剂，MAPP的性能就大大的打了折扣。
Guffey和Sabbagh报道了用CPE作为PVC/WF复合物的相容剂[6]。测试了不同分子量、结晶度和氯含量的CPE。当使用含氯量为25％，分子量较高和结晶度低的CPE时，明显的提高熔融强度、断裂伸长率和表面品质。
另一种将偶联剂引入PVC/WF体系的方法是通过接枝反应。由H2O2引发的直接接枝反应，使得纤维素和木粉相互交联，提高了PVC/WF复合物的延伸和断裂能。也有人报道使用丙烯腈接枝WF可以提高PVC－木粉之间的界面粘合力和机械性能。
山西省化工研究所开发的具有自主知识产权的木塑专用偶联剂，和木粉表面的基团通过化学键和和物理吸引力，成功的解决的木塑相容性问题。同时偶联剂对于木粉的含水量不敏感。联系人：毛晨曦电话：0351－6076384

回复人：kevlar,★ () 时间：2009-08-07 16:29:51 编辑	1楼
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